[發(fā)明專利]基于4-20mA電流環(huán)路的多機數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010187006.X
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111294267B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃斌;李秉緯
• 申請（專利權(quán)）人: 翕芯微電子技術(shù)（無錫）有限公司
• 主分類號: H04L12/42
• 分類號: H04L12/42;H04L27/10;G08C19/00;G01N33/00;G01D21/02
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

本發(fā)明公開了一種基于4?20mA電流環(huán)路的多機數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，涉及4?20mA電流環(huán)路領(lǐng)域，該系統(tǒng)將多個主機級聯(lián)于4?20mA電流環(huán)路中，利用電流環(huán)路作為唯一的供電設(shè)施同時由于唯一的通信媒介，主機和中心站可以對需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制到4?20mA電流環(huán)路上，或者，將4?20mA電流環(huán)路上的數(shù)據(jù)解調(diào)下來，從而可以實現(xiàn)測量站的主機之間、測量站主機與中心站之間的通信，雙向傳輸所需的數(shù)據(jù)，在4?20mA環(huán)路上真正實現(xiàn)了靈活組網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及4-20mA電流環(huán)路領(lǐng)域，尤其是一種基于4-20mA電流環(huán)路的多機數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在某些工業(yè)監(jiān)測環(huán)境(比如封閉的輸氣管道或輸油管道)中，傳感器/變送器也被放置在被其檢測的環(huán)境中。隨著時間和外部環(huán)境的變化，某些指標的漂移(即使是緩慢的)和參考量的變化是不可避免的，這就導(dǎo)致變送器傳輸過來的值并不能準確無誤地代表真正的現(xiàn)場環(huán)境。如果依靠人工定期去當?shù)販y量并修改變送器的相關(guān)參數(shù)，不但耗時耗力的，而且并不能實現(xiàn)動態(tài)的實時修正。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種基于4-20mA電流環(huán)路的多機數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于4-20mA電流環(huán)路的多機數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括中心站、4-20mA電流環(huán)路、第二主機以及若干個第一主機，若干個第一主機和第二主機依次串聯(lián)，串聯(lián)電路的一端連接4-20mA電流環(huán)路的正相線纜的第一端，串聯(lián)電路的另一端連接4-20mA電流環(huán)路的負相線纜的第一端；4-20mA電流環(huán)路的正相線纜的第二端和負相線纜的第二端均連接中心站；

每個第一主機中分別包括第一處理控制器、第一調(diào)制解調(diào)器和第一電源管理芯片，第二主機中包括第二處理控制器、第二調(diào)制解調(diào)器、第二電源管理芯片、電壓控制電流源和傳感器組件，中心站包括環(huán)路電源、第三處理控制器、第三調(diào)制解調(diào)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；中心站通過環(huán)路電源為第一主機和第二主機提供電壓，第一主機通過第一電源管理芯片從4-20mA電流環(huán)路獲得工作電壓，第二主機通過第二電源管理芯片從4-20mA電流環(huán)路獲得工作電壓；

第二主機通過傳感器組件獲取現(xiàn)場采集值，并通過電壓控制電流源產(chǎn)生與現(xiàn)場采集值對應(yīng)的環(huán)路直流電流，環(huán)路直流電流根據(jù)現(xiàn)場采集值在4-20mA范圍內(nèi)線性變化；中心站通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采樣環(huán)路直流電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

第二主機還通過電壓控制電流源將通信數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號疊加在環(huán)路直流電流上在4-20mA電流環(huán)路上進行傳輸，和/或，通過第二調(diào)制解調(diào)器對4-20mA電流環(huán)路上傳輸?shù)寞B加在環(huán)路直流電流上的模擬信號解調(diào)得到其他設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與其他設(shè)備的數(shù)據(jù)通信；各個第一主機以及中心站中的任意一個設(shè)備還通過內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器將通信數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號疊加在環(huán)路直流電流上在4-20mA電流環(huán)路上進行傳輸，和/或，通過內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器對4-20mA電流環(huán)路上傳輸?shù)寞B加在環(huán)路直流電流上的模擬信號解調(diào)得到其他設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與其他設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。

其進一步的技術(shù)方案為，第一主機、第二主機和中心站采用的調(diào)制解調(diào)方式為FSK、數(shù)據(jù)率為1200bps、采用半雙工模式，調(diào)制形成的模擬信號的頻率為2kHz。

其進一步的技術(shù)方案為，每個主機的最大工作電流低于4mA。

其進一步的技術(shù)方案為，中心站的環(huán)路電源提供的環(huán)路的電壓在18V～40V范圍內(nèi)，每個第一主機產(chǎn)生的壓降為4.8V～9.6V，多機數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中串聯(lián)的第一主機的數(shù)量不超過3個。

其進一步的技術(shù)方案為，多機數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)采用主從協(xié)議通信方式，其中一臺主機為主設(shè)備、其他為從設(shè)備，主設(shè)備發(fā)起或結(jié)束一個通信，從設(shè)備之間的通信由主設(shè)備進行中轉(zhuǎn)。

其進一步的技術(shù)方案為，當確定4-20mA電流環(huán)路上傳輸?shù)沫h(huán)路直流電流上未疊加模擬信號時，中心站通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采樣環(huán)路直流電流。